激光雷達(dá)

汽車圈最強(qiáng)產(chǎn)品經(jīng)理交鋒：激光雷達(dá)裝在哪里最合理？

第一電動大牛作者汽車之心 2022-05-05 15:07

四位汽車 CEO，就激光雷達(dá)的安裝位置和裝載數(shù)量，在線上展開了一個圓桌討論。

先看一下四人各自表達(dá)的不同觀點：

理想汽車 CEO 李想：在車頂上放一個，和在機(jī)蓋或保險杠放兩個，性能上沒有任何區(qū)別，甚至頭頂?shù)膯晤w性能會更好。但是，在行人碰撞、維修成本、和震動控制（鏈接主車體）上，都是車頂是最優(yōu)的。唯一的問題是，車頂激光雷達(dá)的造型會需要適應(yīng)，因為太像機(jī)動戰(zhàn)士-高達(dá)了。

集度汽車 CEO 夏一平：還是有差別的，120 度的 FOV 和 180 度的 FOV 還是不一樣的，解決的 conrner case 也不一樣，所以在產(chǎn)品的能力上和體驗上甚至是安全性還是有差別的。

小鵬汽車 CEO 何小鵬：兩顆激光雷達(dá)肯定從性能上遠(yuǎn)好于一顆的，將來城市 NGP和魯棒性中的就可以看到差異。實際上硬件配置只是代表一種潛力的可能性，最終是安全，成本，場景和能力的平衡，仍然是木桶效應(yīng)而不是短跑邏輯。

威馬汽車 CEO 沈暉：無論數(shù)量還是位置，還是要看實際使用環(huán)境，威馬 M7 通過頭頂 1+兩側(cè) 2 的布局，水平視角覆蓋范圍達(dá)到了330°，更能照顧絕大數(shù)情況下的 corner case。這么看，也許3 顆才是當(dāng)下感知水平和安全平衡的最優(yōu)解，過少有盲區(qū)，過多無意義。

可以看出，參與這場圓桌討論背后，各家推出的車型都是妥妥的「激光雷達(dá)玩家」，而這場圓桌討論的導(dǎo)火線是集度汽車透露 SIMU Car 將在車輛的前機(jī)蓋安裝 2 顆激光雷達(dá)。

4 月 18 日，集度汽車放出了 SIMU Car 的預(yù)告圖，圖片只是聚焦在車輛的前機(jī)蓋搭載兩顆可伸縮的激光雷達(dá)。

關(guān)于激光雷達(dá)的裝載位置一直存在爭議，包括以蔚來 ET7、理想 L9、智己 L7 為首的車頂一派；以極弧 S、小鵬 G9 為首的保險杠一派，而集度是首家在前機(jī)蓋安裝激光雷達(dá)則自成一派。

那么，激光雷達(dá)究竟裝在什么位置才是最合理，哪一派的觀點更有論證？

01、上帝視角、井蓋視角、行人視角？

事實上，早前如果說到車載激光雷達(dá)，多數(shù)人對它的印象必然是無人駕駛測試車頂上的大花盆，那便是機(jī)械式產(chǎn)品的典型形態(tài)之一。

但是，鑒于車企絕不會出售一款「頭頂大鋼鐵大花盆」的消費級產(chǎn)品，那么他們對車規(guī)級激光雷達(dá)雷達(dá)的特殊要求也就變得直觀和很好理解了：

體積、穩(wěn)定、量產(chǎn)、成本。

后來便開始發(fā)展到混合固態(tài)激光雷達(dá)的量產(chǎn)，小鵬 G9、蔚來 ET7、理想 L9 等目前

市面上搭載激光雷達(dá)的車型都是這一類的代表。

兩者最直觀的區(qū)別在于視野范圍差，機(jī)械式激光雷達(dá)可旋轉(zhuǎn)，一般單顆布局即可滿足全方位 360°的掃描需求。

而混合固態(tài)激光雷達(dá)不能轉(zhuǎn)動，探測角度一般只有 120°，所以如果沒有合理的布局，存在盲區(qū)視角的風(fēng)險。

因此，關(guān)于這類混合固態(tài)激光雷達(dá)的布局，車企們也就開始了自由的發(fā)揮。

理想 L9

方案一：車頂（上帝視角）

站得高、望得遠(yuǎn)、看得廣，安全度高。

這是車企選擇將激光雷達(dá)裝在車頂?shù)倪壿嫛Ｄ壳皝砜?，認(rèn)可這套方案的玩家并不少，包括智己、威馬、哪吒、上汽飛凡都相信將激光雷達(dá)安裝在車頂是現(xiàn)階段最優(yōu)的解決方案。

首先，將激光雷達(dá)安放在車頂，背后的邏輯其實跟哨兵樓一樣，高度越高、對敵人起到防范的作用越高效，也就是車企想要達(dá)到「望得遠(yuǎn)」的效果。

目前量產(chǎn)的激光雷達(dá)在 10% 反射率目標(biāo)物的情況下，普遍最遠(yuǎn)探測距離 100 米-150 米，此時如果將同一激光雷達(dá)安置在不同水平（車頂、前機(jī)蓋、保險杠）的高度，面對復(fù)雜的路況，顯然位置越高越有利于監(jiān)視更遠(yuǎn)的道路情況，提前做好預(yù)判。

比如激光雷達(dá)在實際應(yīng)用當(dāng)中，安裝的位置達(dá)到一定高度時，可以實現(xiàn)越過前車探測到前前車的情況。

其次就是「看得廣」，現(xiàn)階段搭載激光雷達(dá)的量產(chǎn)車型所采用的混合固態(tài)雷達(dá)的探測角度一般只有 120°，而如果要在車輛行駛的前進(jìn)方向?qū)崿F(xiàn) 180°，或者是全方位 360°掃描，部分車企會選擇雙/四顆激光雷達(dá)，或者其他硬件感知彌補剩下60°/240°視角。

威馬 M7

比如威馬 M7 除了在車頂安裝一顆激光雷達(dá)之外，在車頂激光雷達(dá)兩側(cè)還加裝了 2 顆800 萬像素的攝像頭，在車身兩側(cè)前翼子板的位置再加裝了兩顆激光雷達(dá)，累計掃描視角達(dá)到 360°。

另一部分車企則以車輛的最高位置，將單顆激光雷達(dá)發(fā)揮 120°扇形區(qū)域的最大有效化，理同越高越遠(yuǎn)的邏輯思維。

而車企選擇在車頂安裝激光雷達(dá)的時候也會考慮到視角下邊緣與車頂蓋的位置，一般會根據(jù)車型的不同調(diào)整下傾幾度。

蔚來 ET7

最后安全系數(shù)，從工程角度上來說，將激光雷達(dá)安放在車頂，能夠避免甩泥、飛石、剮蹭等突發(fā)性事件的發(fā)生，相比前機(jī)蓋、保險杠的位置，車頂?shù)膸茁适亲钚〉?；以及包括行人安全碰撞和更好的振動控制?/span>

相反，將激光雷達(dá)安置在車頂，對車輛的外觀造型也會存在較大的爭議，比如李想將其造型形容為機(jī)甲戰(zhàn)士-高達(dá)、何小鵬則用「兔子的耙耳朵」描述這種造型。

同時還需要考慮近場低矮障礙物存在一定盲區(qū)，以及風(fēng)阻系數(shù)、風(fēng)噪、暴曬、散熱等不可避免的因素。

方案二：前保險杠（井蓋視角）

兼顧造型審美、保障近場低矮障礙物盲區(qū)。

這種方式幾乎完美地將激光雷達(dá)起到了隱藏效果，如果再將前保險杠加以熏黑化處理，基本能夠滿足消費者的傳統(tǒng)審美觀。

同時，將激光雷達(dá)安置在保險杠位置，垂直方向上視野盲區(qū)更小，對近場低矮障礙物的識別更好。

比如遇到進(jìn)出地庫、急加塞、橫穿路口等復(fù)雜場景時，更能夠有效的檢測到側(cè)向來車、行人的視角。

但由于安裝位置的過低，對于激光雷達(dá)的視野掃描范圍而言肯定是有一定弊端，免不了會出現(xiàn)遮擋以及盲區(qū)。

探維科技品牌總監(jiān)張立辰表示，激光雷達(dá)安裝在車前燈下方的位置，主要功能是補充或輔助性避障，但下方的位置存在無法避免的盲區(qū)問題。

而上方的位置可以是感知功能也可以是定位功能，但定位功能需要 360°的信息，單顆半固態(tài)激光雷達(dá)必然不能實現(xiàn)定位功能。

因此，采用這一套方案的玩家基本都會選擇多顆激光雷達(dá)加以安全冗余，包括極弧阿爾法 S HI 版、小鵬 P5/G9、阿維塔 11。

除了硬件成本的上漲之外，維修成本同樣也是一個必不可免的因素。

比如碰撞、剮蹭、飛石等都是存在對置于保險杠處的激光雷達(dá)造成損壞性的概率，并且在日常行駛過程中，這種概念并不低。

方案三：機(jī)艙蓋（行人視角）

作為這套方案的開創(chuàng)者，夏一平認(rèn)為，這套方案極具創(chuàng)新性，激光雷達(dá)所處的位置不僅特色鮮明，外觀非常加分，對「鬼探頭」也能起到更好的優(yōu)勢。

確實，從工程角度上來看，前機(jī)蓋的位置明顯優(yōu)于保險杠的布局，但在實際應(yīng)用場景當(dāng)中，這套機(jī)艙蓋的方案存在一個最大爭議的問題——行人碰撞保護(hù)。

這也是李想認(rèn)為這套方案最不可能實現(xiàn)的原因，李想認(rèn)為，激光雷達(dá)不適合放在發(fā)動機(jī)蓋上，因為這種模式?jīng)]法通過最新的行人碰撞法規(guī)。

在中汽研測試當(dāng)中有一項行人保護(hù)及主動安全，測試車輛在與行人發(fā)生碰撞后，車輛本身的保險杠、發(fā)動機(jī)艙蓋、前風(fēng)擋玻璃和 A 柱等區(qū)域?qū)π腥说膫Τ潭?。換言之，考驗的是車輛的結(jié)構(gòu)設(shè)計及材質(zhì)是否對道路中的弱勢群體足夠友好。

比如小鵬 P7，在行人保護(hù)這項測試環(huán)節(jié)上，以 9.767 分（滿分 15 分）的成績處于及格線邊緣。

而將激光雷達(dá)安置在機(jī)艙蓋兩側(cè)，且先不考慮能否通過碰撞法規(guī)，對于行人保護(hù)等問題也是非常大的隱患，大概率測試成績會刷新底線。

除此之外，即便是采用了「翻蓋式」設(shè)計加以輔助，但還需要考慮機(jī)艙蓋的材質(zhì)、日常駕駛震動導(dǎo)致安裝角度偏移，以及維修成本等問題。

因此，相比前面兩套較為「成熟」的方案，機(jī)艙蓋的這套方案還有諸多避免不了的問題。

方案四：翻蓋式、前大燈、內(nèi)置前擋風(fēng)玻璃

既然車頭、機(jī)艙蓋的方案都對車輛外觀審美產(chǎn)生影響，而保險杠的維修成本又太高，那為什么不把激光雷達(dá)直接做內(nèi)嵌處理？

事實上，但凡在車上你能想到的位置，車企基本都把專利都申請一個遍了。

比如，可伸縮式設(shè)計也逐漸被車企認(rèn)可的方案之一，而這套方案其實是車頂安置激光雷達(dá)的升級版，如路特斯 ELETRE 采用了這套方案。

此前，理想汽車還申請了一項類似于可伸縮式激光雷達(dá)組件的專利。

這項專利其實是在布局激光雷達(dá)的同時還有一個驅(qū)動機(jī)構(gòu)，它的驅(qū)動機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動雷達(dá)本體在第一位置和第二位置之間翻轉(zhuǎn)，類似于集度 SIMU Car 的方案。

簡單理解就是當(dāng)雷達(dá)本體不需要使用時，驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動設(shè)置于車頂外板開口處的雷達(dá)本體進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，使雷達(dá)本體通過開口向下伸入至車頂外板和車頂內(nèi)板限定的容納空間內(nèi)。

另外還有一項申請過專利位置是：內(nèi)置前擋風(fēng)玻璃。

蘋果曾提交了一份關(guān)于車載激光雷達(dá)設(shè)備裝置的專利申請，其裝載位置與特斯拉的前置三目攝像頭采用的布局方式一樣，也是將激光雷達(dá)安裝于車輛的擋風(fēng)玻璃后面。

這種方案，無論是外觀造型、布局位置，還是維修成本，都是最優(yōu)的解決方案，但就是關(guān)于玻璃造成的信號衰減問題一時半會無法解決。

相比于攝像頭，曲面結(jié)構(gòu)的擋風(fēng)玻璃會造成激光雷達(dá)電磁波信號衰減，而且在《汽車安全玻璃》規(guī)定下的擋風(fēng)玻璃透光率只是不低于 70%，并不是符合激光雷達(dá)需求的高透光玻璃，高透光玻璃的透光率要求達(dá) 90% 以上，這會帶來成本的增加。目前來說還具有較大的難度。

當(dāng)然，在激光雷達(dá)位置布局上還嘗試過內(nèi)嵌前大燈的方案。

激光雷達(dá)公司 Cepton 曾宣布與日本最大汽車照明燈公司 Koito 合作，前者將為后者提供定制的微型激光雷達(dá)解決方案，將激光雷達(dá)安裝車燈中。

雙方計劃從 ADAS 開始展開并將延伸到更高級的自動駕駛，第一階段合作成果將在今年對外公布。

夏一平也曾回復(fù)汽車之心：將來激光雷達(dá)與車燈合為一體化、集成化肯定是一個趨勢。

目前來看，車載激光雷達(dá)的裝載位置布局從車頂?shù)絻?nèi)嵌前大燈一共是有六種解決方案，各自也有不同的利弊之處，取舍不一。

業(yè)內(nèi)人士表示，激光雷達(dá)安裝在哪里并沒有唯一的答案，具體還是要結(jié)合客戶定義的自動駕駛功能場景來做最優(yōu)的設(shè)計，量產(chǎn)是技術(shù)+工程化的雙重考驗。

智加科技首席科學(xué)家崔迪瀟表示，裝在什么位置，具體是看做什么功能，如果是要做感知，放在車前燈下方兩側(cè)位置更合適。如果是做定位，放在車前擋最上面會更好，放在最上面的激光雷達(dá)會看得更高更遠(yuǎn)。

「這是一個相對的概念，取決于算法的需求，例如感知算法通常更關(guān)注路面上的動態(tài)交通參與者，某些定位算法更關(guān)注路面之外的建筑物，兩類算法的要求可以通過激光的不同安裝來分別滿足。」崔迪瀟補充道。

那么，既然激光雷達(dá)的位置布局取決于不同算法的需求，裝載數(shù)量又是否只有多此一舉呢？

02、一顆保底，四顆保平安？

作為本次圓桌論壇的第二個話題，李想的觀點是得益于車頂?shù)膬?yōu)勢位置，單顆與雙顆沒有區(qū)別，甚至性能優(yōu)于雙顆布局。

夏一平、何小鵬的觀點是越多越安全，而沈暉就比較中立，短期看成本、長期看技術(shù)。

這個話題其實一直以來都存在高度的爭議，包括去年沙龍機(jī)甲龍官宣搭載 4 顆華為 96 線激光雷達(dá)，一時間成為了市面上搭載激光雷達(dá)最多的車型，相比單顆激光雷達(dá)，且先不說綜合參數(shù)的碾壓，單純激光雷達(dá)的數(shù)量已經(jīng)讓機(jī)甲龍造勢了很長的一段時間。

實際上，激光雷達(dá)的數(shù)量取決于需要滿足的感知范圍和場景功能。

比如感知范圍，混合固態(tài)激光雷達(dá)的探測角度一般只有 120°：

有車企認(rèn)為這已經(jīng)足以實現(xiàn)高階自動駕駛的功能；
有車企認(rèn)為需要兩個 120°的疊加才能談及「安全」；
有車企認(rèn)為四顆形成 360°才能夠?qū)崿F(xiàn)高階自動駕駛。

至于場景功能，以城市、高速、泊車三大場景為例，可劃分為：

L2 已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)化道路、高速路上幫助人；
L3 的預(yù)想是結(jié)構(gòu)化道路低速代替人、高速幫助人；
L4 則是在結(jié)構(gòu)化道路全速自動駕駛。

在城區(qū)限定區(qū)域自動駕駛，三個級層同時還需要衍生無數(shù)的細(xì)化場景。

崔迪瀟表示，因為激光雷達(dá)自身的原理特性，所以導(dǎo)致了它無法做到所有的功能。

那么單個激光雷達(dá)在使用過程中無法實現(xiàn)多個功能，只有通過多個激光雷達(dá)才可以把自動駕駛車輛需要的功能全部覆蓋。這也就是為什么高階的自動駕駛功能需要裝這么多的激光雷達(dá)，甚至有些堆了四個激光雷達(dá)。

理論上，激光雷達(dá)的數(shù)量越多，車輛的智能化程度越高，但實際車輛智能化程度與傳感器數(shù)量之間存在一個黃金平衡點，盲目的堆砌數(shù)量，忽略車輛本身的算力，帶來的或許如智能手機(jī)一樣過載而出現(xiàn)卡頓、宕機(jī)等情況。

當(dāng)然，激光雷達(dá)的數(shù)量，無論如何都繞不開成本的考量。

隨著近幾年的發(fā)展，現(xiàn)在國內(nèi)的混合固態(tài)激光雷達(dá)報價普遍壓至 8000 元以下，比如國內(nèi)首款交付激光雷達(dá)車型的小鵬 P5，售后更換標(biāo)價為 6916 元/顆，那么兩顆的價格就已經(jīng)是接近 1.5 萬元了。

對于汽車而言，這個價格的配件是什么概念？

豐田 CVT 變速箱在國內(nèi)至今裝機(jī)量已經(jīng)超過了千萬臺級別，技術(shù)相當(dāng)成熟，國內(nèi)售后市場價鋼帶版的價格最低在 1.7 萬元左右。

達(dá)作為自動駕駛感知層中的其中一個小分支，已經(jīng)快追趕上傳統(tǒng)汽車三大件之一的價格了。

盡管消費者仍然愿意為激光雷達(dá)付出了巨大的成本，但每顆激光雷達(dá)是否都能「物盡其用」，還是為了企業(yè)的營銷買單，至今仍是未知之?dāng)?shù)。

華為在 2020 年末研發(fā)的 96線激光雷達(dá)已經(jīng)達(dá)到了年產(chǎn) 10 萬套/線的規(guī)模，未來計劃將成本降到200美元甚至是100 美元，這個價格足以當(dāng)作一個非常合理的參考價。

03、何時能夠真刀真槍地出來說話

目前來看，年內(nèi)計劃交付搭載激光雷達(dá)的車型包括蔚來 ET7、蔚來 ET5、極弧阿爾法 S HI 版、小鵬 G9 等等。

但這只是交付的時間軸，并不意味著已經(jīng)能夠享受到激光雷達(dá)所對應(yīng)的軟件服務(wù)。

以蔚小理為例，三者都遇到一個非常棘手的難題：

蔚來 ET7 搭載NAD 高級輔助駕駛系統(tǒng)，先開通輔助駕駛系統(tǒng)，后續(xù)在一些地區(qū)陸續(xù)開啟 NAD 服務(wù)；
理想 L9 搭載 AD Max 高級輔助駕駛系統(tǒng)，相關(guān)功能依賴于行政審批，將在各個城市逐步開啟；
小鵬 G9 搭載XPILOT 4.0 智能輔助駕駛系統(tǒng)，系統(tǒng)將會在 2023 年推出，并且在法規(guī)允許的前提下，在各個城市陸續(xù)開放。

據(jù)了解，各家最新的輔助駕駛軟件系統(tǒng)需與其對應(yīng)的激光雷達(dá)硬件適配，否則激光雷達(dá)根本無法發(fā)揮作用。

換言之，硬件先上車了，軟件視情況而定。

三家頭部玩家尚且如此，智己 L7、威馬 M7、飛凡 R7、阿維塔 11、機(jī)甲龍、哪吒 S 等搭載激光雷達(dá)的車型，一上市是否能立馬享受到對應(yīng)的軟件服務(wù)還是未知數(shù)。

除此之外，即便最理想的時間是消費者在 2023 年能夠享受到激光雷達(dá)帶來的產(chǎn)品體驗，但實際效果、日常維護(hù)背后仍然是一堆的現(xiàn)實問題。